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中科院光电所提出一种基于中红外光腔衰荡光谱的多组分气体同时测量技术

2021-04-03 01:37

本文摘要:中科院光电科技研究室在高灵敏、低可选择性的痕量元素气体检测层面得到 进度:光折射腔衰荡技术性,结合在中国红外线股票波段能够覆盖范围较长光谱范畴的单脉冲量子科技联级激光器,另外搭建了好几个光纤宽带汲取气体的高灵敏和低可选择性的精确测量。酒精、医用乙醚、甲苯是国防科技、医疗服务、有机化学、食品产业、工业和农业生产制造中常见的融解有机化合物:酒精可作为生产制造冰醋酸、饮品、香料、染剂、然料等。 诊疗上也常见摩尔分数为70%~75%的酒精未作消毒液等。

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中科院光电科技研究室在高灵敏、低可选择性的痕量元素气体检测层面得到 进度:光折射腔衰荡技术性,结合在中国红外线股票波段能够覆盖范围较长光谱范畴的单脉冲量子科技联级激光器,另外搭建了好几个光纤宽带汲取气体的高灵敏和低可选择性的精确测量。酒精、医用乙醚、甲苯是国防科技、医疗服务、有机化学、食品产业、工业和农业生产制造中常见的融解有机化合物:酒精可作为生产制造冰醋酸、饮品、香料、染剂、然料等。

诊疗上也常见摩尔分数为70%~75%的酒精未作消毒液等。医用乙醚是医药业用以药品生产制造的获取剂和诊疗上的麻醉药。

甲苯是脂环族大环内酯具备象征性的化学物质,是最重要的有机化学原材料。殊不知,他们对眼、鼻、喉有刺激,长时间的裸露在充满著这种气体的自然环境中,人感受经常会出现力弱、恶心想吐、头疼、头昏、易兴奋。

重则再次出现拉肚子、气短、筋挛,乃至晕倒。为了更好地降低这种融解有机化学气体对身体的危害,务必对其浓度值进行动态性的检测。

现阶段,早就有很多技术性用于搭建对酒精、医用乙醚和甲苯的检测。在其中,气象色谱仪-质谱(GC-MS)是最广泛用以的技术性。殊不知,GC-MS不适合动态变化。扩大开放途径傅立叶变换红外线光谱(OP/FT-IR)是另一个传统式的检测方式,可完成动态性检测。

殊不知,OP/FT-IR有机化学物中间的阻拦低及其情况光谱的出现偏差的原因允许了其检测缩。光电催化感应器、半导体材料感应器,及其声表面波石英谐振器感应器也可作为检测气体,如醚、甲苯等,但其敏感度受到限制并且可选择性劣。红外线激光器光谱,尤其是光腔衰荡光谱(CRDS)在痕量元素气体剖析层面具备十分低的敏感度和可选择性。在具体运用于中,对挥发物有机化合物分离检测的高灵敏是还不够的。

在很多运用于,如农牧业和工业生产主题活动与国防安全安全系数中,多种多样挥发物有机物务必另外检测。尽管光谱检测技术性已被广泛运用于多组分气体检测,但这种汇报大部分是专心致志于在近红外光谱仪地区对具备较宽序汲取的小分子水气体进行检测,而关键的VOC通常是具备简易量子科技构造的生物大分子,其在中国红外线股票波段具备光纤宽带消化吸收光谱。在这类状况下,在所需要光谱范畴内可宽回音的激光器是成功检测的重要。

射频治疗仪技术性尤其是量子科技联级激光器(QCL)的迅猛发展,为高灵敏、低可选择性的痕量元素气体检测获得了一种合理地的方法。量子科技联级激光器的关键优势是具备较长的光谱回音范畴,为对具备长汲取携带的混和气体进行另外检测获得了有可能。光电所精英团队根据脉冲激光腔衰荡光谱技术性的痕量元素气体检测试验设备如下图所示。

灯源为可回音到数量子科技联级激光器,管理中心光波长3.8um,回音范畴2610-2720cm-1,仅次功率250Mw。在单脉冲方式下,激光器图形界限0.7cm-1,单脉冲周期时间0.5us,单脉冲重复率50Khz。衰荡腔由二块直徑25.4mm、球面夹角100cm、回音范畴内透射率接近99.913%和99.915%中间的平凹高反射镜片组成,腔宽L=50cm。

衰荡腔键入数据信号由镜片讨论到热电加热装置的红外线光电探测器观察,探测仪观察的光腔衰荡数据信号由数据采集卡搜集和纪录,并根据单对数函数标值得到 衰荡時间,获得被测气体吸收率,并推算出来出有气体浓度值。为了更好地避免 系统对光对激光器键入造成危害,在激光器键入尾端放进光隔离器,使系统对返激光器的光高过-30dB。

衰荡数据信号由一个与激光器脉冲信号不会有廷时的系统软件数据信号降低沿启动。为了更好地提高频率稳定度,每一次搜集都对数据信号保证256次均值。根据脉冲激光腔衰荡技术性的痕量元素气体检测试验设备平面图科学研究精英团队根据该设备对具备长序汲取的生物大分子有机化学融解气体(乙醇,医用乙醚,甲苯)等进行了浓度值检测,编写了多微量分析优化算法搭建了各种不同浓度值的融解剂的另外精确测量。该对系统测定有机化学气体的检测敏感度都超过1ppm。


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